JP2645137B2 - 窒素製造装置用原料空気の精製装置 - Google Patents
窒素製造装置用原料空気の精製装置Info
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Description
水素を除去する精製装置に関するものであり、特に空気
液化分離による窒素製造装置の原料空気の精製装置とし
て適したものである。
素、アルゴン等を液体及び/または気体で1種またはそ
れ以上の製品として得ることができ、原料空気を圧縮
し、その中の不純物(水分、二酸化炭素等)を除去した
後、冷却液化してこれを精留して構成成分の沸点差を利
用して分離するものである。原料空気中の不純物は、液
化精留工程の前に吸着等の手段により除去され、さらに
精留によっても分離されるので、製品(ガスまたは液
体)中に混入する不純物の量は微量にすぎない。
体製造用の窒素ガスにおいては、きわめて高純度のもの
が要求され、特に従来技術では中々除去が困難な一酸化
炭素、水素が不純物として問題視されてきた。
として、たとえば特開昭61−225568号に記載されたもの
がある(第1従来技術)。第2図はその一実施例を示
し、原料空気はフィルター11を経て圧縮機12で昇圧(圧
縮)され、圧縮熱によって90〜120℃となった圧縮原料
空気は、白金、パラジウム等を充填した触媒槽13に導入
され、一酸化炭素、水素等の可燃成分は酸化(燃焼)さ
れて、二酸化炭素、水を生成する。触媒槽13を出た原料
空気は、冷却器14で常温付近まで冷却され、吸着塔15に
おいて二酸化炭素、水分を吸着によって除去される。こ
のようにして精製された原料空気は、液化精留装置16に
送られ、製品として窒素ガスが取出される。
が開示されている(第2従来技術)。原料空気は、圧縮
機21により圧縮され、圧縮熱によって80〜150℃に昇温
されて管24から熱交換器25に導入され、ここで後記の高
温圧縮空気と熱交換して加温され、管26を経て加熱器27
に送られ、触媒反応に必要な、たとえば190℃に加温さ
れる。この高温圧縮空気は管28から適当な触媒を充填し
た触媒筒29に導入され、ここで一酸化炭素、水素は酸素
と反応して二酸化炭素、水となって管30から前記熱交換
器25に送られて前記のように原料空気を加温し、自らは
降温して管31から冷却器22に送られて常温付近まで冷却
される。次いで管32に設けられた通常の水分、二酸化炭
素除去手段(一般には吸着塔)によって不純物を除去さ
れた原料空気は液加精留装置23に送られて、製品として
窒素ガスを製造する。
精製に効果的なものもあるが、問題点も残している。第
1従来技術の場合、とくに前掲の第2図で示した実施例
においては、触媒槽13に送られる原料空気の加熱を圧縮
機12における圧縮熱のみに依存している。したがって圧
縮比が小さい場合(原料空気が低圧でよい場合)には、
触媒槽13に送られる原料空気の温度が100℃以下とな
り、不純物のうち水素の酸化が完全に行われない。した
がって、吸着塔15を出た原料空気は未反応の水素を含ん
だまま液化精留装置に送られるという欠点がある。
の上流に加熱器を設けた実施例も示されているが、これ
には電気や燃焼ガスのような他の熱源が必要である。
なされたのが第2従来技術(第1従来技術にも実施例が
ある)であるが、量的に少くなったとはいえ、他の熱源
が必要なことは依然として変らない。
気圧縮機の圧縮熱以外の他の熱源を使用することなく、
液化精留装置へ送る原料空気中の不純物、特に一酸化炭
素及び水素を除去する空気の精留装置を目的とする。
液化精留に必要な圧力まで圧縮して、圧縮熱により約80
〜150℃まで加温する空気圧縮機、加温圧縮空気中の一
酸化炭素及び水素を酸化触媒を用いて酸化する触媒塔、
酸化された圧縮空気を常温付近まで冷却する冷却塔、冷
却により遊離した水分を分離する分離塔、並びに分離塔
で水分を分離した圧縮空気中に存在する二酸化炭素、水
分及び未反応水素を吸着剤及び水素吸蔵合金を用いて除
去する吸着塔を有することを特徴とする。
示した第1図を参照して説明する。
が、本実施例では単式精留塔を用いて超高純度の窒素ガ
スを製造する場合の原料空気の精製装置ついて述べる。
要な圧力まで圧縮され、この際の圧縮熱により約80〜15
0℃に加温されて加温圧縮空気として送出される。触媒
塔2には、白金、パラジウムのような酸化反応触媒が充
填されており、空気圧縮機を出た加温圧縮空気がここへ
導入されると空気中の一酸化炭素及び水素は空気中の酸
素によって酸化され、それぞれ二酸化炭素及び水を生成
する。しかしながら、前記のように導入される圧縮空気
の温度は比較的低いので、特に反応に高温(200℃以
上)を必要とする水素の酸化が完全には行われず、未反
応の水素がわずかながら残存することとなる。触媒塔2
を出た原料空気は、冷却器3において常温付近まで冷却
され、分離塔4で遊離水分が分離除去される。原料空気
が次に送られる吸着塔5には、二酸化炭素、水を吸着す
るモレキュラー・シーブ(登録商標)、アルミナのよう
な吸着剤の1種または2種以上が充填され、さらにチタ
ン−鉄、マグネシウム−ニッケル系のような水素吸蔵合
金が充填されている。したがって吸着塔5に送られた原
料空気中の二酸化炭素、水は吸着剤に吸着され、触媒塔
2での酸化反応時に酸化せずに残った水素は合金に吸蔵
されていずれも除去される。このようにして精留されて
吸着塔5を出た空気は、図示していない液化精留装置に
送られ、常法(本実施例の場合、単式精留塔方式)によ
って製品(超高純度窒素ガス)を製出するのである。吸
着塔5は、図示のように複数本を切替え使用し、未使用
時に脱着再生を行うようにする。
スの製造について説明したが、もちろんこれ以外の液化
精留装置、たとえば複式精留塔による高純度酸素、高純
度窒素(液体及び/またはガス)の製造のための原料空
気の精製にも利用できる。
中の一酸化炭素、水素の全量を酸化させるに必要な高温
(200〜250℃)まで加熱することなく、空気圧縮機によ
る圧縮時の圧縮熱のみに頼っているので、電気、燃料等
の他の加熱エネルギーを使用せず、運転費を低減するこ
とができる。触媒塔に導入される原料空気の温度を比較
的低く(80〜150℃程度)しているために当然未反応の
水素が原料空気に残ることになるが、本発明の装置で
は、吸着塔内に吸着剤とともに水素吸蔵合金を充填し
て、二酸化炭素、水(一酸化炭素、水素の酸化により生
じたものを含む)は吸着剤に、未反応水素は吸蔵合金
に、それぞれ吸着、吸蔵させるので、圧縮熱以外の追加
のエネルギーを用いなくても、原料空気中の一酸化炭素
及び水素を完全に除去して精製できるのである。
ている熱交換器が不要となるので予備精製設備全体が簡
略化され、運転費ばかりでなく設備費も低減可能となっ
た。
ま原料空気中に残存して製品ガスの純度を下げていた水
素の除去を可能にし、精製効率の点でも従来装置より大
きく改良された本発明装置を提供した。
ト、第2図は、従来技術の一例を示すフローシート、第
3図は、従来技術の他の一例を示すフローシートであ
る。 1,12,21……空気圧縮機、2,13,29……触媒塔、3,14,22
……冷却器、4……分離塔、5,15……吸着塔、25……熱
交換器、27……加熱器
Claims (1)
- 【請求項1】窒素製造装置用原料空気中の一酸化炭素及
び水素を除去する精製装置であって、空気を液化精留に
必要な圧力まで圧縮して、圧縮熱により約80〜150℃ま
で加温する空気圧縮機、加温圧縮空気中の一酸化炭素及
び水素を酸化触媒を用いて酸化する触媒塔、酸化された
圧縮空気を常温付近まで冷却する冷却塔、冷却により遊
離した水分を分離する分離塔、並びに分離塔で水分を分
離した圧縮空気中に存在する二酸化炭素、水分及び未反
応水素を吸着剤及び水素吸蔵合金を用いて除去する吸着
塔を有する空気精製装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1126743A JP2645137B2 (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | 窒素製造装置用原料空気の精製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1126743A JP2645137B2 (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | 窒素製造装置用原料空気の精製装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02307506A JPH02307506A (ja) | 1990-12-20 |
JP2645137B2 true JP2645137B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=14942810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1126743A Expired - Fee Related JP2645137B2 (ja) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | 窒素製造装置用原料空気の精製装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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1989
- 1989-05-22 JP JP1126743A patent/JP2645137B2/ja not_active Expired - Fee Related
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